Простой транзисторный регенеративный приёмник

Приобрёл я как-то по случаю добротно сделанную  экранированную катушку ГПД от Р-250 (много их появилось на наших блошиных рынках — это сколько же Р-250 «разбомбили» на цветмет!), индуктивностью 31 мкГн, добавил КПЕ с верньером 1/40 , пару транзисторов/резисторов/конденсаторов и через пару часов  на макете (см. фото) получился вполне приличный регенератор диапазона 2,8-3,8 МГц.Фото макета регенератора US5MSQ

Благодаря качественной катушке стабильность частоты настройки на высоте. Что любопытно, хотя и субъективно, — слушать на него АМ на «стометровке» намного комфортнее, чем на на большие и тяжелые  РПС, Р-326М, Р-309. При этом приемник по питанию очень экономный — ток потребления всего 3 мА!

Усиление и чувствительность получились (при с/шум=10дБ) при АМ порядка 150 тыс. и 3-5 мкВ, CW/SSB соответственно 1,5 млн и 1-2 мкВ (вероятно, она выше, но достоверно измерить трудно, т.к. очень высок принимаемый на измерительные провода уровень эфирных шумов и помех). Очень плавный подход к точке генерации (особенно если использовать многооборотный резистор R1, но и с обычным потенциометром получается неплохо) обеспечил прекрасную селективность — полоса пропускания может быть сужена примерно до 200-300 Гц, т.е. добротность достигает порядка 12-15 тыс!Транзисторный регенератор 2,9-3,8МГц US5MSQ

Рассмотрим подробнее принципиальную схему приёмника, которая приведена на рис.1. В нём функции регенерации (VT1) и детектирования (VT2) разделены между разными каскадами, что по сравнению с традиционно выполненным регенерирующим детектором позволило заметно ( в разы) повысить максимально достижимую стабильную добротность и, соответственно, чувствительность и избирательность. Эти цифры основаны на моем эксперименте, когда я на тех же компонентах испытал регенерирующий истоковый детектор, который в общем-то неплохо работает, но с ним я не смог получить стабильную полосу пропускания уже 800 Гц (т.е. максимальная добротность порядка 4-4,5 тыс.) — далее срывается в генерацию. Поэтому чувствительность и усиление получились примерно в 2 раза ниже от первоначального.

Сигнал с антенны через плавный аттенюатор на потенциометре R4 поступает на конденсатор С7 большой емкости (он должен быть керамическим или КСО), образующий совместно с другими контурными конденсаторами емкостной делитель с большим коэффициентом деления. Поэтому собственное излучение в эфир в автодинном режиме мизерное, а частота настройки приемника слабо зависит как от длины антенны (её коэффициент включения в контур очень мал — примерно примерно 1/110 по напряжению, или 1/12 тыс. по сопротивлению), так и от манипуляций с аттенюатором R4.  Больший плюс  в том, что при таком включении антенны для верхних частот контур представляет собой ФНЧ третьего порядка, который эффективно давит внедиапазонные помехи, в том числе от УКВ/FM диапазонов.

Собственно сам регенератор выполнен по схеме емкостной трехточки (вариант Клаппа) на транзисторе VT1. Контур состоит из катушки индуктивности L1 и конденсаторов С1,С2,С4,С5,С6,С7. Частоту гетеродина можно перестраивать в диапазоне 2900-3800 кГц(задаётся растягивающим конденсатором С2, с некоторым запасом по краям) конденсатором переменной емкости (КПЕ) С4. Уровень регенерации регулируется переменным резистором R1 путём изменения напряжения смещения на базе VT1.

По сравнению с полевыми транзисторами у биполярных при равных токах существенно (почти на порядок) выше крутизна, а, следовательно, за счёт меньшего включения в контур можно получить лучшие результаты как по стабильности режима регенерации, так и минимизировать влияние  регулировки уровня регенерации на частоту настройки. Последнее свойство очень важно для комфортного пользования регенератором, т.к.  у транзисторов (особенно у биполярных), в отличие от ламп, межэлектродные ёмкости существенно зависят от рабочих напряжений и токов. И обеспечивается оно в двух направлениях.

1.Обеспечивается высокая стабильность параметров транзистора VT1 введением глубокой ООС по постоянному току (так называемая базово-эмиттерная стабилизация) R2R3R5R6. VD1 обеспечивает термостабилизацию режима VT1 по постоянному току  и повышает плавность регулировки при малых значениях эмиттерного тока (так называемое «токовое зеркало»), т.е. фактически — плавность регулировки уровня регенерации.

2.Чем выше начальная добротность катушки и лучше усилительные свойства транзистора (выше соотношение Н21е/S на рабочей частоте), тем допустимо меньшее включение транзистора в контур, а, следовательно, будет меньше его вредное (дестабилизирующее и нелинейное) влияние на полученную (регенерируемую) добротность и стабильность частоты. В нашем случае транзистор включен в контур через два емкостных делителя

— делитель (разветвитель) контурных токов между двумя параллельно включенными цепочками С2С4 и С1С5С6, имеющий коэффициент деления контурного тока Кдт=С156/(С156+C24), где С24 и С156 – емкость цепочек последовательно включенных конденсаторов С2С4 и С1С5С6

— делитель контурного напряжения С1С5С6, имеющий имеющий коэффициент деления контурного напряжения Кдн=С1/(С1+С5)

И поэтому общий коэффциент включения транзистора в контур будет равен произведению этих величин Кд=Кдт*Кдн, а коэффициент трансформации входного сопротивления и собственной емкости транзистора в контур равен квадрату этого соотношения.

К примеру, при приеме в автодинном режиме после слабых станций включились мощные и мы для улучшения качества приема (повышения помехоустойчивости) увеличили ручкой Regen  ток VT1, тем самым подняли уровень своего гетеродина в несколько раз. При этом межэлетродные емкости транзистора VT1 изменятся примерно на 2-3 пФ (типичное значение для BC547, 2N3904 и т.п.). Давайте оценим насколько при этом изменится частота приёма у нашего приёмника.

Для простоты расчёта  рассмотрим случай, когда емкости контурных ветвей равны, например на частоте приёма 3,52 МГц, т.е. С24=С156=33 пФ, при этом Кдт=1/2.

Кдн=36/(1000+36)=0,035, а  коэффициент трансформации изменений собственной емкости транзистора в контур равен К=(Кдт*Кдн)^2=0,0003, т.о. изменение контурной емкости, вызванное изменением режима работы транзистора VT1  dСк=3 пФ*0,0003=0,001 пф.

При этом относительное изменение контурной емкости составит

dСк/Ск=0,001 пФ/66 пФ=15*10^(-6) или 15 ppm. При этом изменение резонансной частоты контура будет в 2 раза меньше, т.е. 7,5 ppm или в абсолютных величинах

dF=3,52 МГц*7,5*10^(-6)= 26,4 Гц!!!

Как видим, даже большие изменения режима работы транзистора не приведут к существенным изменениям частоты приёма.

На практике величину С1 выбираем минимально возможной – такой, чтобы устойчивая генерация на наивысшей рабочей частоте начиналась при напряжении на движке R1 примерно +6…+7 вольт. Диапазон(ы) рабочих частот можно пересчитать под свои потребности при помощи программки KONTUR3C, подставляя в ячейку собственной емкости генератора величину 38-40 пФ.

Детектирование сигнала осуществляется полевым транзистором (ПТ) VT2, включенным по схеме истокового детектора(ИД),  к преимуществам которого можно отнести

— высокое входное сопротивление, хорошую линейность детектирования (за счёт 100% ООС по огибающей) в режиме АМ

— достаточно высокую линейность смесителя и чистоту спектра преобразования (за счет квадратичной ВАХ) в автодинном режиме.

Малый ток стока VT2 ( порядка десятков мкА — определяется высокоомным резистором R7)

повышает уровень эффективного (линейного, пратически без потерь) детектирования АМ сигнала до 50-70 мВэфф. При меньших уровнях входного АМ сигнала детектирование будет проходить уже на квадратичном участке ВАХ, качество выходного сигнала остаётся ещё вполне приличным, а вот выходной уровень пропорционально квадрату уменьшения уровня входного сигнала. К примеру, при входном сигнале порядка 3 мВ, на выходе ИД будет примерно 50 мкВ.

Поэтому для повышения чувствительности приемника можно применить УНЧ с большим усилением. Это тем более актуально для работы в автодинном режиме, когда  (аналогично ППП) основное усиление обеспечивает именно УНЧ. В истоковом детекторе можно применять практически любые ПТ, но тогда, вероятно, потребуется подобрать истоковый резистор R7 до получения тока стока в пределах 50-100мкА

С выхода детектора сигнал через однозвенный ФНЧ R9C14 с полосой среза порядка 3 кГц поступает на двухкаскадный УНЧ. Он собран по типовой схеме  на современных малошумящих транзисторах VT3, VT4 с высоким коэффициентом передачи тока, включенных по схеме с ОЭ и с непосредственной связью между каскадами.  Благодаря стопроцентной отрицательной обратной связи по постоянному току  режимы транзисторов по постоянному току устанавливаются автоматически и мало зависят от колебаний температуры и напряжения питания. Нагрузкой УЗЧ служат высокоомные телефоны ТОН-2 с сопротивлением по постоянному току 4,4 кОм, которые включаются непосредственно в коллекторную цепь транзистора VT4 (через разъем Х3), при этом через их катушки протекает и переменный ток сигнала и постоянный ток транзистора, что дополнительно подмагничивает телефоны и улучшает их работу. Конденсатор С27 совместно с индуктивностью последовательно включенных наушников образует резонасный контур с частотой примерно 1,2 кГц, но из-за большого активного сопротивления обмоток  добротность последнего невысока — полоса пропускания по уровню -6 дБ примерно 400-2800 Гц, поэтому  его влияние на общую АЧХ не очень существенно и носит характер вспомогательной фильтрации и небольшой коррекции АЧХ.

Усиление УНЧ ограничено R12 на уровне 10 тыс., больше не надо. Регулировка громкости выполнена на потенциометре R13 и осуществляется путём увеличения глубины ООС примерно 50-70 раз, что в сочетании с плавным аттенюатором на входе вполне достаточно для комфортного приёма любых уровней входного сигнала, но и (это важно с учётом вероятных больших перепадов уровней продетектированного сигнала в режимах SSB и АМ) в те же 50-70 раз повышается перегрузочная способность УНЧ.

В качестве VT3,VT4 применимы любые кремниевые с коэффициентом передачи тока на менее 150, желательно малошумящие, например отечественные КТ3102Д,Е или широко распространенные недорогие импортные 2N3904, BC547-549, 2SC1815 и т.п.  Головные телефоны электромагнитные, обязательно высокоомные (с катушками электромагнитов индуктивностью примерно 0,5Гн и сопротивлением по­стоянному току 1500…2200 Ом), например, типа ТОН-1, ТОН-2, ТОН-2м, ТА-4, ТА-56м. При согласно-последовательном включении , т.е «+»одного соединен с»- «другого,  имеют общее сопротивление по постоянному току 3,2-4,4 кОм, по переменному примерно 10-12 кОм на частоте 1 кГц. Вилка включения телефонов заменяется стандартным трех- или пятиштырьковым разъемом от звукозаписывающей бытовой аппаратуры (СГ-3, СГ-5 или аналогичные импортные) –  на схеме XS3. Между выводами 2 и 3 штыревой части разъема устанавливают перемычку, которая служит для подключения батареи питания GB1. При отсоединении телефонов питание приемника будет отключаться автоматически. Плюсовый провод телефонов соединяется с выводом 2 разъёма, что обеспечит сложение магнитных потоков, создаваемых током подмагничивания и постоянными магнитами телефонов.

Чертёж печатной платы мной не разрабатывался, но есть вариант в формате lay, разработанный нашим болгарским коллегой LZ2XL(см. фото),  который один из первых повторилПриемник LZ2XL

приемник и прислал свой отзыв (оставлен авторский стиль, только подправлена грамматика):

«Привет Сергей, а приёмник ваш интересный оказался. После ужина сделал плату и весь вечер было одно удовольствие. Правда у меня подходящей катушки с вожженой медью не оказалось и приемник работал чуть выше — в пределах 5.8-8.2 МГц. На сороковке не плохо работает, правда без аттенюатора вещалки перекрывают всё.

Аттенюатор обязателен, особенно на участке сороковки. Если антенна включена без атенюатора вещалки перекривают весь диапазон. Здесь сама антенна включена немного необычно и оригинально. В этом включение аттенюатор не влияет на точку регенераций, а это хорошо, сам подход к регенераций особенно мягкий. На SSB нет искажений из-за синхронизаций регенератора. После точки генерации сам приемник ведет себя хорошо, соседние сильные сигналы не мешают.»

Ещё один наш коллега Александр (ник staradio) повторил приёмник, применив самодельную катушку большого диаметра (см. фото монтажа и внешнего вида)Александр Радио_вид на монтаж

Александр Радио_внешний вид

Результатом испытаний он доволен.

Испытания приемника, проведённый мной в последствии (опробовал и на провод 10 м на высоте примерно 10 м с балкона 4-го этажа на дерево, и на наклонный WINDOM 41 м ( с крыши девятиэтажки на фонарный столб) с экранированным снижением) показали, при размещении большой антенны около уличного освещения в вечернее время появляются  довольно заметные НЧ наводки (фон), поэтому антенна подключалась через емкость 510 пФ, но можно поставить и двухзвенный ФВЧ (две емкости по 510 пФ и дроссель 50-100 мкГн).

Позже для устранения описанного выше явления схема была немного доработана (изменена входная цепь) в расчёте на применение   самодельных катушек (на рис.2 в качестве каркаса высокодобротной катушки — кольцо AMIDON).рис.2 Транзисторный регенератор 2,8-7,8Мгц

И ещё просьбе коллег была разработана схема громкоговорящего варианта с электронной настройкой на варикапе (рис.3), но она мной не макетировалась.Транзисторный регенератор US5MSQ 2,85-7,45Мгц на варикапе

 

С.Беленецкий, US5MSQ                                                           г.Киев, Украина

Обсудить конструкцию приемника, высказать свое мнение и предложения можно на форуме.

Видео работы приемника, изготовленного Александром (staradio)

 

Обсудить конструкцию приемника, высказать свое мнение и предложения можно на форуме.

Tags: , , , , , ,

Optimization WordPress Plugins & Solutions by W3 EDGE